焦炉煤气是焦化产业的副产品,对于独立焦化企业,如何实现焦炉煤气的高效价值化利用成为焦化行业发展的掣肘。焦炉煤气是一种富氢资源,通常焦炉煤气约50%返回焦炉燃烧室燃烧,给碳化室供热,剩余部分用作燃料或化工原料。焦炉煤气制高附加值化学品是焦炉煤气资源化利用的重要途径之一。其中焦炉煤气制甲醇工艺最为成熟;而且甲醇作为高附加值的平台化合物、发展潜力巨大的液体燃料,应用前景较好。由于焦炉煤气富氢,甲醇驰放气中含大量氢气,导致甲醇产量低和氢资源的浪费。为了提高氢资源利用率,增加甲醇生产规模,工业上通常采用补碳过程将焦炉煤气的氢碳比（H/C）从5.0降到2.0。补碳的方式通常分为两种:1)直接外购CO₂;2)配套建设造气装置,生产富碳煤气。但上述方法都不同程度增加了系统生产的复杂程度以及成本、能量消耗。基于此,本论文提出CO₂循环补碳焦炉煤气制甲醇系统,并采用焦炉煤气/CO₂干重整技术实现焦炉煤气与CO₂的转化和合成气氢碳比的调节。新系统把焦炉供热单元和焦炉煤气制甲醇过程作为一个研究整体。与传统焦炉煤气制甲醇过程不同的是,该系统用于焦炉燃烧室的燃气不全是碳化室出来的焦炉煤气,而是部分焦炉煤气与部分甲醇合成未反应气的混合气,且燃烧方式采用纯氧燃烧,产生的高浓度CO₂气体一部分用作补碳碳源,与焦炉煤气重整制取氢碳比为2.0的合成气;一部分循环回焦炉燃烧室调节温度。合成甲醇未反应气一部分循环利用,剩余部分与焦炉煤气混合,作为为焦炉和重整反应器供热的燃料气。考虑到焦炉煤气中过高的氢含量（55vol.%-60 vol.%）会影响重整反应过程CH₄与CO₂转化率,提氢有利于重整反应更大程度地向产物方向进行。为此,本研究中提出两种CO₂循环补碳焦炉煤气制甲醇方案流程,即焦炉煤气不提氢（CWOHS）和提氢（CWHS）方案。通过软件Aspen Plus建立流程,并进行模拟、验证、计算和优化,获得了两个系统物质流与能量流分布情况,并对流程经济性以及CO₂减排情况进行了分析。研究结果表明,1)CO₂循环补碳焦炉煤气制甲醇系统可以增加甲醇产量并且降低CO₂排放;2)焦炉煤气重整单元技术选择与操作参数对整个生产系统的能效、经济、碳排放方面都有重要的影响;3)干重整较传统流程中的自热重整对氢气的化产利用率更高,自热重整过程氢气更多被燃烧;4)提氢有利于重整过程甲烷转化率的提升,并且减少设备处理量,同时降低设备投资;5)焦炉煤气用于重整与用于燃烧的比例（λ）是焦炉煤气制甲醇系统中的关键参数,对于CWOHS系统,当λ=0.55/0.45时,系统具有最高能量利用效率64.9%,最高?效率71.0%,但在λ=0.60/0.40时,系统经济性能最优;在CWHS中,系统技术、经济性能在λ=0.55/0.45时都达到最佳,系统能量利用效率为67.7%,?效率为73.9%,CO₂直接排放为0.69t/t-甲醇,内部收益率为35.1%。CO₂循环补碳系统的技术-经济性能均优于传统焦炉煤气制甲醇系统。本研究对于焦化行业升级转型,尤其是焦炉煤气低碳高效利用提供了方向和理论指导。